乙酸乙酯實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、乙酸乙酯皂化反應(yīng)速率系數(shù)測(cè)定姓名：宋光 學(xué)號(hào)：2006011931班級(jí)：化63同組實(shí)驗(yàn)者姓名：茅羽佳實(shí)驗(yàn)日期：2008年9月25日提交日期：2008年10月9日指導(dǎo)教師：曾光洪1引言1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)測(cè)定化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的一種物理化學(xué)分析方法一一電導(dǎo)法。1.1.2 了解二級(jí)反應(yīng)的特點(diǎn)，學(xué)習(xí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)的求解方法，加深理解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特征。進(jìn)一步認(rèn)識(shí)電導(dǎo)測(cè)定的應(yīng)用，熟練掌握電導(dǎo)率儀的使用方法。1.2實(shí)驗(yàn)原理反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度的二次方成正比的反應(yīng)為二級(jí)反應(yīng)，其速率方程式可以表示為-dC = k2C2 dt將（1）積分可得動(dòng)力學(xué)方程:c dc tC0它=0k2dt(1)(2)-1=k2tCo(3

2、)式中：c0為反應(yīng)物的初始濃度； c為t時(shí)刻反應(yīng)物的濃度；k2為二級(jí)反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)。將1/c對(duì)t作圖應(yīng)得到一條直線，直線的斜率即為k2。對(duì)于大多數(shù)反應(yīng)，反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系可以用阿累尼烏斯經(jīng)驗(yàn)方程式來表示:In k=lnA-RT(4)式中：Ea為阿累尼烏斯活化能或反應(yīng)活化能；A為指前因子；k為速率常數(shù)。實(shí)驗(yàn)中若測(cè)得兩個(gè)不同溫度下的速率常數(shù)，就很容易得到(5)ln匕=1/日kT1 R lT1T2由（5）就可以求出活化能 Ea。乙酸乙酯皂化反應(yīng)是一個(gè)典型的二級(jí)反應(yīng)，CHsCOOCzHs+NaOH > CCOONa+C 2H5OHt=0 時(shí)，C0C000t=t 時(shí)，C°-XC0

3、-XXXt= 0時(shí)，00x > C0x > C0設(shè)在時(shí)間t內(nèi)生成物的濃度為x，則反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程為(6)(7)等g）2k2=1t Co(Co-X)本實(shí)驗(yàn)使用電導(dǎo)法測(cè)量皂化反應(yīng)進(jìn)程中電導(dǎo)率隨時(shí)間的變化。設(shè) 表時(shí)間為0、t和g（反應(yīng)完畢）時(shí)溶液的電導(dǎo)率，則在稀溶液中有:*：0 =A 1C0:=A 2C0't=A 1（c0-x）+A 2x式中Ai和A2是與溫度、溶劑和電解質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的比例常數(shù)，由上面的三式可得%-叫x= -C0（8）將（8）式代入（7）式得：,1|-瓷0-0k2=0 L（9）tLc。't-'-：整理上式得到't=-k2C0Ct-'

4、.）t+s（10）以't對(duì)Ct-'；）t作圖可得一直線，直線的斜率為-k2C0，由此可以得到反應(yīng)速率系數(shù) k 2。溶液中的電導(dǎo)（對(duì)應(yīng)于某一電導(dǎo)池）與電導(dǎo)率成正比，因此以電導(dǎo)代替電導(dǎo)率，（10）式也成立。本實(shí)驗(yàn)既可采用電導(dǎo)率儀，也可采用電導(dǎo)儀。2實(shí)驗(yàn)操作2.1實(shí)驗(yàn)藥品、儀器型號(hào)及測(cè)試裝置示意圖實(shí)驗(yàn)藥品30.02mol dm- NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液（此濃度僅為大概值，具體值需實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)確滴定）；30.01mol dm NaAc溶液（此濃度值為 NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的一半）；乙酸乙酯（AR）;新鮮去 離子水或蒸餾水。儀器型號(hào)計(jì)算機(jī)及接口一套（或其他電導(dǎo)數(shù)據(jù)記錄設(shè)備）；DDS-11A型電導(dǎo)率儀一

5、臺(tái)；恒溫槽一套； 混合反應(yīng)器3個(gè)；電導(dǎo)管2個(gè)；20ml移液管2支；10ml移液管2支；0.2ml移液管1 支; 100ml容量瓶1個(gè)；洗耳球一個(gè)。裝置示意圖2.2實(shí)驗(yàn)條件室溫 T=24.0 °C2.4實(shí)驗(yàn)操作步驟及方法要點(diǎn)1乙酸乙酯溶液的配制配制100ml乙酸乙酯溶液，使其濃度與氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液相同。乙酸乙酯的密度根據(jù)下 式計(jì)算：3 32R(kg m ) =924.54 -1.168 (t/C)-1.95 10 3(t/C)2配制方法如下：在 100ml容量瓶中裝2/3體積的水，用0.2ml刻度移液管吸取所需乙酸 乙酯的體積，滴入容量瓶中，加水至刻度，混勻待用。2儀器和藥品準(zhǔn)備檢查儀

6、器藥品，接通電源。設(shè)定恒溫槽溫度為20C(可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整)，用稀釋一倍的氫氧化鈉溶液調(diào)電導(dǎo)率儀指針在大約五分之四滿刻度的位置(注意實(shí)驗(yàn)過程中不準(zhǔn)在調(diào)指針位置)，并接通相應(yīng)設(shè)備電源，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)采集。3測(cè)量將混合反應(yīng)器(如圖1所示)置于恒溫槽中，用20ml移液管移取氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液于1池中，再移取20 ml乙酸乙酯溶液于2池中，將電導(dǎo)電極插入 2池，恒溫約10分鐘，用 洗耳球使1、2池中溶液混合均勻并立即開始電導(dǎo)數(shù)據(jù)采集，約20分鐘后即可停止實(shí)驗(yàn)。取適量醋酸鈉溶液于電導(dǎo)管中，插入電導(dǎo)電極，恒溫后測(cè)定醋酸鈉溶液的電導(dǎo)率K*(應(yīng)多次測(cè)量，直到顯示數(shù)據(jù)沒有太大變化為止)升高溫度35C，重復(fù)以上步驟測(cè)定

7、反應(yīng)電導(dǎo)率的變化，直到35C左右。3結(jié)果與討論3.1原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)的結(jié)算、處理打開記事本，根據(jù)計(jì)算機(jī)采集到的數(shù)據(jù)，每隔30秒或1分鐘取一個(gè)點(diǎn)，采集約 15個(gè)數(shù)據(jù)，列成表格；以？對(duì)Co(? ?-)t作圖，由直線斜率求出相應(yīng)溫度下的反應(yīng)速率系數(shù)k。3.1.1.1 T1 = 25.1 C時(shí)，測(cè)得 K1= 3.724H,可得數(shù)據(jù)組 1:表1電導(dǎo)率一時(shí)間數(shù)據(jù)記錄時(shí)間/S電導(dǎo)率/Hc0(Kt K g )t60-9.06-5.826912120-8.81-11.107824180-8.57-15.875496240-8.47-20.730528300-8.22-24.54816360-8.06-28.4

8、09472420-7.92-32.074224480-7.82-35.782656540-7.66-38.683008600-7.56-41.88912660.0156-7.44-44.63764705720.0156-7.35-47.51613349780.0156-7.29-50.62394846840.0313-7.15-52.37863966900.0313-6.98-53.33513481圖1電導(dǎo)率時(shí)間關(guān)系曲線由直線斜率得，溫度 T=25.1 C時(shí)，速率系數(shù) k1=0.0408L/(mol s)。3.1.1.2 T1 = 29.3 C時(shí)，測(cè)得 K1= 3.950H,可得數(shù)據(jù)組 2:表

9、2電導(dǎo)率一時(shí)間數(shù)據(jù)記錄時(shí)間/s電導(dǎo)率/Hc0(Kt Q )t60-9.29-5.83128120-9-11.0292180-8.71-15.59376240-8.48-19.78704300-8.18-23.0958360-8.05-26.8632420-7.9-30.1938480-7.76-33.28416540-7.59-35.77392600-7.54-39.2028660.5156-7.34-40.75249149720.0156-7.19-42.4578799780.0156-7.15-45.42810854840.0313-7.03-47.08879455表3電導(dǎo)率時(shí)間數(shù)據(jù)記錄時(shí)

10、間/S電導(dǎo)率/Hc0(Kt -知)t60-9.61-6.034392120-9.3-11.391744180-8.93-15.875496240-8.74-20.337408300-8.56-24.43896360-8.2-26.968032420-8.1-30.698304480-7.98-34.035456540-7.82-36.717408600-7.66-39.04992660.0156-7.45-40.43334767720.0156-7.39-43.32276264780.0156-7.33-46.0811376840.0313-7.25-48.40361154900.0313-7

11、.08-49.0761867=33.2 C時(shí)，測(cè)得 K1= 4.084H,可得數(shù)據(jù)組3:圖3電導(dǎo)率一時(shí)間關(guān)系曲線900.0313-6.93-48.81409759圖2電導(dǎo)率一時(shí)間關(guān)系曲線3.1.1.3 T1T/Kk/( L/(mol ?s)ln k/k298.30.0408-3.199073198302.50.0539-2.920624801306.40.0572-2.861201381以Ink/k對(duì)1/T作圖.由直線斜率求出活化能Ea。表5速率-溫度數(shù)據(jù)表1/RT0.0004030.0003980.000393圖4速率-溫度曲線由直線斜率得，溫度 T=33.2 C時(shí)，速率系數(shù) k3=0.05

12、72L/(mol s)。表4 (1)不同溫度下的反應(yīng)速率系數(shù)k溫度/C25.129.333.2速率系數(shù)0.04080.05390.0572/( L/(mol s)由斜率得，活化能 Ea=32015J/mol.表6實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)擬和結(jié)果T/Ck(*0.01L/mol/s)R25.14.881140.9955529.35.945420.9945333.26.383870.99336活化能 Ea=25348J/mol.3.2討論分析總體來說，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行得比較順利。但是，在采集第一組數(shù)據(jù)的時(shí)候，由于一些因素導(dǎo) 致了電導(dǎo)數(shù)據(jù)在開始時(shí)出現(xiàn)了一個(gè)臺(tái)階。不過，在后來處理數(shù)據(jù)時(shí)，把這些誤差較大的數(shù)據(jù)刪除了。所以，結(jié)

13、果沒有受到太大影響。整體來說，三組電導(dǎo)數(shù)據(jù)的線性都比較好，R值都超過了 0.99。不過，速率溫度曲線出現(xiàn)了一定的彎曲，可能是由于采集第一組數(shù)據(jù)的時(shí)候，采集后 溫度降低了 0.2，沒有保持恒溫，是由于自己沒有把加熱器打開導(dǎo)致的。不過，后兩組的恒 溫都保持得很好。所以，最后得出的活化能的結(jié)果與理論值相差在允許的范圍內(nèi)。本次實(shí)驗(yàn)使用的電導(dǎo)儀測(cè)量時(shí)存在一定的誤差，這是導(dǎo)致最后結(jié)果偏離的主要原因， 不過這些都是客觀因素，自己應(yīng)該認(rèn)真預(yù)習(xí)，認(rèn)真實(shí)驗(yàn)，才能提高實(shí)驗(yàn)精度。實(shí)驗(yàn)中，為了 提高實(shí)驗(yàn)效率，可以將醋酸鈉溶液始終放在恒溫槽中，這樣就節(jié)省了加熱醋酸鈉的時(shí)間。4.結(jié)論表4 (2)不同溫度下的反應(yīng)速率系數(shù)k溫

14、度/C25.129.333.2速率系數(shù)0.04080.05390.0572/( L/(mol s)活化能 Ea=32015J/mol.5.參考文獻(xiàn)清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社清華大學(xué)化學(xué)系物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室編朱文濤主編基礎(chǔ)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)物理化學(xué)6.思考題1配制乙酸乙酯溶液時(shí)，為什么在容量瓶中要先加入部分蒸餾水？答：因?yàn)橐宜嵋阴ナ且讚]發(fā)的液體，而本次取用的乙酸乙酯量很少。先加入部分蒸餾水，可以立即稀釋原乙酸乙酯溶液，防止乙酸乙酯揮發(fā)造成的損失。2. 為什么乙酸乙酯和 NaOH溶液濃度必須足夠?。空?qǐng)推導(dǎo)出公式？o=Aico中Ai的表達(dá)式，從 而說明其為常數(shù)的條件。答：CH3COOC2H5+NaOH CH 3COONa+C 2H5OH，當(dāng)初始濃度足夠稀時(shí)，可保證反應(yīng)過程 中的電導(dǎo)率為NaOH與NaAc (稀溶液)的電導(dǎo)率與分解率成線性。3. 若